4 Element Yagi für 21 MHz

Bau einer 4 Element Yagi für das 15m Band im DK7ZB Design

Im Herbst 2006 hatte Stefan, DO3NDW, die Idee eine gute Antenne für das 15m Band zu bauen, welche bei Portabeleinsätzen genutzt werden sollte. Nachdem auch er schon viele gute Erfahrungen mit dem Bau von DK7ZB Antennen für 2m und 70cm gemacht hat, fiel die Wahl wieder auf die Designs von Martin, DK7ZB. Er entschloss sich, die 4 Element Variante zu bauen, welche unter http://dk7zb.darc.de/3-Ele-Kurzwelle/4-15m-28ohm.htm veröffentlicht wurde.Nachdem ich schon Erfahrung hatte im Bau von Kurzwellenyagis nach DK7ZB hatte, bot ich ihm meine Hilfe an, die er auch annahm.

Antennenbau: DO3NDW, DL1NUX
Erster Testaufbau: DO3NDW, DO7NPK, DL1NUX und SWL Arabella (YL von DL1NUX, jetzt DO6ARA) im Garten von DO1NDE
Bericht: DL1NUX (21.11.2006)

Abmesungen pro Elementhälfte:

25x2mm

20×1,5mm

16×1,5mm

Position

Reflektor

1,00m

1,00m

1,625m

0m

Strahler

1,00m

1,00m

1,515m

1,18m

Direktor 1

1,00m

1,00m

1,39m

2,23m

Direktor 2

1,00m

1,00m

1,19m

4,98m

Materialbeschaffung:

Bei einem Metallwarengroßhandel in der Nähe bestellten wir das benötigte Aluminiummaterial:

12 m von 25 x 2 mm Alu-Rundrohr
12 m von 20 x 2 mm Alu Rundrohr
18 m von 16 x 1,5 mm Alu Rundrohr (1 mm Wandstärke war nicht zu bekommen, hat aber keinen Einfluss auf die Antenne)
6 m Rohr 40 x 3 mm Alu Rundrohr für den Boom

Weiterhin kauften wir:

1m Stange 30 x 20 x 3 mm Alu-Winkelprofil (Für die Dipolhalterung und die Elementbefestigungen)
Diverse Auspuffschellen für die Elementbefestigungen auf dem runden Boomrohr, die Dipolbefestigung und die Mastschelle.(7x40er, 2x52er, 2x32er)
Schlauchstellen für die Elementübergänge (notwendiger Klemmbereich 20-25mm)
Diverses Kleinmaterial wie Schrauben, Muttern, Anschlussdose, RG59 für den DK7ZB Match usw. (Schrauben etc. sollten aus Edelstahl sein um Korrosion zu vermeiden)

Antennenbau:

A) Zurechtschneiden aller Rohre

Das Boomrohr wurde auf 5,1 m Länge geschnitten, etwas Reserve für die Elementbefestigungen an den Enden ist ja auch notwendig.

Die Mittelstücke aus 25 mm Rohren sind jeweils 2m lang. Die 20 mm starken Mittelteile sind 1,10 m lang. 10 cm länger als angegeben, aber die Angaben von DK7ZB beruhen ja auf die herausragende Länge. Da wir die Rohre aber etwas ineinander schieben müssen, sehen wir jeweils 10 cm extra für die äußeren beiden Segmente vor, also auch bei den äußeren 16 mm Rohren.

B) Elementbefestigungen

Die Parasitärelemente werden mit stabilen Elementhaltern Marke Eigenbau am Boom befestigt. Die Technik ist so günstig wie einfach und dazu äußerst robust:

Der Elementhalter besteht aus einem 10 cm langen Stück 30 x 20 x 3 mm Alu-Winkelmaterial, welches auf der breiteren Seite Löcher für die Anbringung einer passenden Auspuffschelle erhält. Die Auspuffschelle dient zur Befestigung am Boom und sollte EXAKT zum Boomrohr passen, damit sie eng anliegt und sich nicht mehr verdrehen kann. Für das 40er Boomrohr nehmen wir also 40 mm Auspuffschellen. Die Befestigungslöcher am Winkelstück bohren wir mit 9,5 mm, der U-Bügel der Auspuffschelle hat selbst 8mm Durchmesser. Etwas Spielraum benötigt man aber trotzdem.

Auf der kürzeren Seite des Winkelstückes bohren wir auf den Außenseiten jeweils ein Loch für die Befestigung des Elementrohres am Winkelstück. Das Elementrohr wird dann mit 35 mm langen M6 Gewindeschrauben befestigt. Unterlegscheiben auf beiden Seiten sorgen dafür, dass man diese Verbindung auch noch in Jahren gut Lösen kann (Muttern und Schraubenköpfe hinterlassen Abdrücke beim Festziehen und erschweren das Lösen der Verbindung bzw. beschädigen dann das Aluminium).

In die Enden der Segmentrohre (da wo die anderen Rohre eingeschoben werden) werden überall vier Schlitze eingesägt, damit die eingeschobenen Segmente mit Schlauchschellen fixiert werden können.

C) Dipolbefestigung

Der Dipol wird mit zwei langen Winkelprofilen (30 x 20 x 3 mm) am Boom befestigt, wie zuvor auch bei der 3 Element Yagi für 28 MHz. Die Winkelstücke schneiden wir 30 cm lang, dies dürfte für ausreichend Stabilität besorgen. Die lange Seite liegt auf dem Boom auf. Hier werden für die Befestigung am Boomrohr wieder zentral Löcher für die Auspuffschellen gebohrt. An den Enden werden ebenfalls Löcher gebohrt, und zwar für die 32er Auspuffschellen, welche später das Dipolrohr halten sollen. Dabei verbinden die 32er Schellen beide Winkelprofile miteinander und stehen im 90 Grad Winkel zu den 40er Schellen der Boombefestigung.

Bei dieser Konstruktion müssen die Dipolhälften isoliert vom Boom befestigt werden, sonst funktioniert die Speisung nicht. Es muss also ein Isolierrohr her, welches die Dipolhälften vom Boom trennt. Es sollte innen ca. 25 bis 26 mm Durchmesser haben (Dipolrohr) und außen nicht mehr als 32 mm (Auspuffschelle), es muss also über die Dipolrohre gestülpt werden. Außerdem muss es mindestens 30cm lang sein, damit die Enden hinter den 32er Auspuffschellen liegen.

Im Sanitärbereich gibt es passende Rohre. Sie haben einen Außendurchmesser von ca. 32 mm und innen ca. 25 mm, sie sind also ideal für unsere Zwecke. Sie werden hauptsächlich bei Heizungsinstallationen und als Wasserrohre verwendet. Es gibt sie in verschiedenen Durchmessern und sind Schwarz mit einem durchgehenden blauen Längsstreifen. Das Material ist PE (Polyäthylen). Diese Rohre gibt es als gerollte Meterware und in Stangenform zu 6 Meter. Die Stangenform ist vorzuziehen, da diese am wenigsten gebogen ist. Auf die Kürze macht dies aber wenig aus.

Die Dipolrohre stecken wir dann symmetrisch in das Isolierrohr und die Löcher für die Kontaktschrauben zur Anpassleitung können wir auch schon vorbohren.

Als nächstes ist die Anschlussdose dran. Dort kommt ein großes Loch für die PL-Flanschbuchse rein. Anschließend bearbeiten wir ein Stück Alublech (oder Ähnliches, mind. 25mm breit) für die Erdung der Koaxbuchse am Boom. Dieses Blech wird mit der Buchse an die Dose geschraubt und nach unten geführt bis zum Winkelmaterial welches die Dipolhalterung bildet und mit dieser wieder verschraubt. Diese Konstruktion dient gleichzeitig als Erdung und erste Befestigung der Dose. Die Dose liegt nun über den Dipolhälften. Man kann schon mal die Durchführungen von der Dose zu den Dipolhälften markieren bzw. durchstechen. Dort wird später das eine Ende der Anpassleitung (Innen- und Außenleiter) mit Kabelschuhen und selbst schneidenden Blechschrauben befestigt.

Die Anpassleitung besteht aus RG59 75 Ohm Koaxkabel. Die gesamte abgeschirmte Leitungslänge soll ca. 2,35m betragen. Die Lötfahnen an den Enden zählen nicht zu dieser Länge hinzu!!!! Ganz wichtig! Es werden zwei Leitungen parallel gelegt und an den Enden jeweils die Innenleiter und die Außenleiter der beiden Leitungen miteinander verbunden. Diese Anpassleitung transferiert die ursprünglichen 28 Ohm Eingangswiderstand des Antennensystems auf die benötigten 50 Ohm. Da das Kabel sehr lang ist, wird es nach Außen geführt.

Das erste Ende wird mit den Dipolhälften wie oben beschrieben über Kabelschuhe und Blechschrauben verbunden. Dabei sollte man darauf achten das die Schrauben gut sitzen und auch Kontakt haben zu den Dipolhälften (Durchgangsprüfer). Außerhalb der Dose wickelt man das Kabel zu einem Ring auf und führt das andere Ende des Kabels wieder in die Dose und lötet es an die Koaxbuchse an. Den Innenleiter löten wir direkt an und den Außenleiter wieder über einen Kabelschuh an eine der Befestigungsschrauben der Buchse

Jetzt nochmals den Durchgang und auf Kurzschluss prüfen. Hat der Innere Stift der Buchse Kontakt mit der einen Dipolhälfte? Der Außenleiter mit der anderen? Zwischen Innen- und Außenleiter gibt es KEINEN Kurzschluss? Dann sollte alles passen. Die Kabeldurchführung nach Außen kann man auch noch etwas mit Heißkleber fixieren damit man nicht versehentlich das Kabel heraus reist.

Nun ist die Dose auf dem Dipol und das Kabel hineingelötet. Die Kabelrolle binden wir noch etwas zusammen. Der Dipol ist somit fertig.

D) Mastbefestigung (Mastschelle)

Die Mastschelle ist auch recht einfach zu bauen. Wir nehmen ein großes starkes Stück Aluminiumblech oder Stahlblech. Ich empfehle mindestens 5mm Stärke. Immerhin hält sie später die ganze Antenne. Ideal wäre eine Rechteckform. Eine Seite länger als die andere. Damit es stabil wird, sollte sie mindestens 20cm lang und 15cm hoch sein. Die Antenne wird auf der Platte mit mindestens zwei Auspuffschellen (40mm) befestigt. Dazu bohren wir auf der „langen Seite“ an den Enden jeweils zwei passende Löcher für die Auspuffschellen.

Gleiches machen wir auf der kurzen Seite. Allerdings nehmen wir hier größere Auspuffschellen, da der Mastdurchmesser ja auch mal variieren kann. Wir entscheiden uns für 52er Schellen. Wir bohren also ebenfalls je zwei Löcher oben und unten in die Platte zur Befestigung der Schellen. Die Konstruktion funktioniert bestens, ist sehr stabil und dazu noch recht preiswert.

Der Boom ergibt mit dem Mastrohr ein Kreuz. Solche Schellen werden auch kommerziell als „Kreuzschellen“ verkauft, für viel Geld. Mit ein paar Auspuffschellen und einer starken Alu- oder Stahlplatte macht man sich so was selber.

E) Erster Zusammenbau

Vor dem Aufbau markieren wir alle Stellen, an denen die Elemente sein sollen, mit Isolierband. Als erstes montieren wir die Mittelstücke aller Elemente und achten darauf das die Rohre direkt über unseren Markierungen liegen. Beim Dipol gibt es ein erstes kleines Problem. Man kommt schlecht an die Mutter der Auspuffschellen, da darüber die Dose liegt. Wir brauchen also einen kleinen Winkelschlüssel um da ran zu kommen. Aber es funktioniert. Einen Verbesserungsvorschlag dafür gibt es weiter unten. Den Dipol sollte man übrigens sorum befestigen, dass die Anschlussbuchse zur Mitte bzw. Mastschelle der Antenne zeigt. Man kann das Kabel damit einfach zum Mast und dann nach unten führen.

Sind alle Mittelstücke und der Dipol dran, kann man die äußeren Elementteile anbringen. Wir haben die einzuschiebenden Rohre nach 10cm mit Isolierband markiert, damit wir wissen wie weit wir die Rohre einschieben müssen. Sie werden dann mit den Schlauschellen festgezogen. Das hält eine Ewigkeit.

Die Kabelrolle kann man noch mit einem Kabelbinder auf dem Boom fixieren, damit sich nichts bewegt.

Beim Zusammenbau sollte man natürlich auch darauf achten, dass alle Elemente in einer horizontalen Ebene liegen und nicht verdreht sind. Bei Rundboom kann das ja schnell passieren.

 

F) Praxiserfahrung

Nach unserem ersten Aufbau, Sonntag Nachmittag, machten wir erste Tests. SWR war im gesamten Band perfekt. Am oberen Bandende bei 21,450 MHz ging es etwas hoch, war aber immer noch unter 1:1,5. Die Antenne war provisorisch in knapp 5,5m Höhe aufgebaut und hing vorne nach unten durch … schlechte Gewichtsverteilung war die Ursache. Die Mastschelle war zu weit hinten angebracht. Das Gleichgewicht der Antenne befindet sich vom Dipol kommend kurz vor dem ersten Direktor.

Wir hörten rein ins Band, aber die Bedingungen waren nicht so toll. 5A7A war zur Zeit QRV, aber zu dem Zeitpunkt nicht zu hören auf 15m in CW oder SSB. Ein Pile-Up hatten wir aber ausgemacht. D2DX aus Angola war QRV. Viele Stationen haben gerufen. Und wir haben es auch probiert, obwohl die Antenne mehr in Richtung Boden anstatt nach vorne gezeigt hat. Nach etwa drei Versuchen hatte ich (DL1NUX) das erste QSO mit D2DX perfekt. Dann übernahm DO3NDW. Auch er schaffte es nach kurzer Zeit problemlos, trotz vieler anrufenden Stationen. Danach war DO7NPK dran. Bei ihm dauerte es dann etwas, aber auch ihm gelang ein Kontakt mit D2DX. Das Signal von D2DX lag mit gut S9 am Empfänger an. Die Antenne funktionierte also ganz gut. Die Richtwirkung war auch deutlich zu hören. Die Antenne scheint also in Ordnung zu sein.

Zufriedenheit breitete sich aus.

Einen Nachteil hat die Antenne aber: Sie ist nicht gerade leicht. Der einfache Portabelmast hatte schon schwer mit der Last zu kämpfen. Auf einem Stabilen Gittermast mit ordentlichem Rotor ist diese Antenne aber sicherlich eine echte DX Antenne und garantiert auch mit 100 Watt Sendeleistung gute Verbindungen.

 

G) Varianten, Alternativen und Verbesserungsmöglichkeiten

Die Dipolhalterung lässt sich für Portabelbetrieb etwas besser gestalten, da die Enge zwischen Dose und Befestigungsmuttern der Auspuffschellen den Aufbau beeinträchtigt und spezielles Werkzeug nötig macht. Es gibt aber eine Lösung: Man verfrachtet die Auspuffschellen zur Boombefestigung nach Außen! Und zwar indem man parallel zu den 30cm langen Winkelschienen nochmals etwa 10cm lange Winkelschienen zentriert anbringt, spiegelverkehrt zu den 30cm langen. Die kurzen Seiten der Winkelstücke liegen also aneinander. Diese schraubt man an die Langen an und macht in diese kurze Stücke Löcher für die Boombefestigungen. Man bringt die Befestigungen sozusagen „nach Außen“. Dort kommt man dann auch besser an die Muttern, auch mit normalem Werkzeug. Wir haben es noch nicht getestet, aber es sollte funktionieren.

Wenn die Antenne funktioniert, kann es nicht schaden die Dose mit PU Schaum auszuschäumen oder anderweitig auf zu füllen (z. B. Epoxydharz, Heißleim).

Fragen und Anregungen bitte an DL1NUX unter dl1nux -at- gmx.de

73 de DL1NUX

 

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